近幾個世紀以來,人類在太空領域取得越來越多的突破,對整個宇宙的理解也更加透徹。可理論知識雖然在前人的推導下不斷完善,但實踐操作卻沒能跟上理論的發展。舉一個簡單的例子,即便是我們已經十分熟悉的太陽系,可至今仍然沒有任何載人航天器能夠衝出它的包圍。
不過好在載人航天器雖然無法做到這一點,但太空無人探測器卻一直在接連不斷地嘗試前往外太陽系,欣賞外太陽系的風景。就像現如今已經抵達柯伊伯帶的新視野號探測器,就從遙遠的外太空深處向地球發回讓人難以想象的真實畫面。
太陽系
太陽系的概念最早出現在哥白尼的著作《天體執行論》中,也就是許多人比較熟悉的“日心說”。在這種學說之中,地球並非是宇宙的中心,太陽才是真正的中心,包括地球在內的所有地外天體(除月球之外),都會圍繞太陽進行轉動。
只可惜在那個年代,由於宗教的文化影響,所以根本沒多少人願意相信這種看起來十分離經叛道的學說。“日心說”的堅定支持者喬爾丹諾·布魯諾甚至還因此遭受宗教迫害,最終被燒死在鮮花廣場上。
時至今日,儘管“日心說”也早已被證實是錯誤的學說,但這並不意味著這種思想是完全錯誤的。尤其是在“日心說”中曾提出許多異於“地心說”的觀念,這對於科學的發展影響十分積極。倘若我們每個人都沉默守舊,永遠不對已經“下結論”的事情提出質疑,人類文明又怎麼可能進步和發展?
只可惜即便我們現如今已經知道太陽系的具體結構層次以及運轉模式,也知道哪怕龐大如太陽系,同樣會在整個宇宙中不停的向著宇宙深處前進,人類卻依舊沒能突破太陽系的限制。
舉一個簡單的例子,我們都知道太陽系八大行星水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。可人類對諸多行星的觀測依舊停留在地表階段,根本無法進行深入瞭解。
而除了八大行星之外,太陽系廣袤的空間中究竟還有多少未知的秘密,人類的認知也十分有限。正因如此,我們才不得不努力發展能夠抵達更遠距離,以及觀測能力更強的太空探測器。藉助這些探測器的幫助,讓人類對太陽系以及太陽系之外的宇宙空間有一個更加深入的瞭解。2006年1月進入太空的“新視野”號探測器,也就是在這個前提下發射升空。
新視野號
即便是從未了解過天文學的人,也一定都聽說過旅行者一號以及旅行者二號太空探測器。1977年,兩個探測器先後以不同的路線向著太陽系邊緣出發。只可惜四十餘年的時間過去,兩個探測器到達的距離依舊十分有限。
科學家們原本以為這兩個探測器有望能夠突破太陽系的限制,可當他們快要抵達“太陽系邊緣”以後,科學家們才發現,太陽系的廣袤遠遠超過了人們的想象。更重要的是,在工作了幾十年的時間以後,無論是旅行者一號還是旅行者二號,都面臨功能和動能不足的問題。想要真正明白太陽系的奧秘,發射效能更加強悍的探測器就成了重中之重。
新視野號,主要科研目的是對冥王星以及太陽系外的柯伊伯帶天體進行觀測,並從中探尋太陽系的起源發展變化過程。如果能夠成功找到相關線索,必將會對人類研究恆星系統給予極大的幫助。不僅如此,在擁有足夠“前提”的條件下,科學家們也會更容易推匯出其他相關的宇宙演化規律。
相比於旅行者號太空探測器,新視野號在更強效能的幫助下擁有了更快的移動速度。原本花費幾十年時間才跨越的距離,如今僅僅在幾年時間內就抵達,這絕對是太空發展中的一個重大突破。
除此以外,在超高速移動的情況下,新視野號依舊能夠完成一系列的太空探索任務,這也讓科學家們頗為自豪。尤其是在應對原本只能透過猜測得出的太空理論時,新視野號傳回的資料以及影象等資料,也成了最關鍵的證據。
在許多人的想象之中,科學家們觀測太空的方式應該和不少天文愛好者一樣。都是藉助天文望遠鏡的幫助,最終觀察到相關天體的位置以及形態,然而事實並非如此。在真實的天文觀測中,或許計算比觀察要更加恰當。像太陽系之外的柯伊伯帶,也就是透過特殊的計算方式計算出來的。
柯伊伯帶的出現
在相關的觀測過程中,不少人都十分疑惑宇宙深處的天體究竟是如何被人類發現的。如果是質量巨大的恆星,人類自然能夠透過接收相關光源訊號來判斷對方的性質、位置、大小等等。可那些圍繞恆星運動且自身不會散發光芒的行星又該如何計算呢?
其實答案很簡單,那就是透過觀察恆星天體的變化去推測某一恆星系中的行星數量以及相應的運動軌跡。以太陽系為例,當我們處於太空深處觀察太陽系的時候,就能夠透過太陽系中八大行星的反饋得出相關結論。最終再透過每一行星對太陽這個巨大光源造成的影響得出相關資料。
只不過這種方式看起來十分簡單,實際計算過程卻異常複雜和困難,任何一點微小誤差,最終得出的結果都可能是天壤之別。以曾經在天文學界傳得沸沸揚揚的超級地球格利澤581g為例,不同研究團隊給出的結果就完全不一樣,而這也導致人們甚至不敢確信這顆星球是否真的存在。
柯伊伯帶地觀測同樣如此,在哈勃太空望遠鏡還未問世的時候,天文學家們曾懷疑海王星之外是否再沒有任何天體,只有到了遙遠地外太空以後,才會出現新的天體。可如果真的是這樣,那麼作為太陽系中與太陽系距離最遠的行星海王星,也應該有相應的附屬“殘餘物”才對。
當疑問出現以後,無數科學家們開始尋求合理的解釋。可在柯伊伯帶出現之前,海王星之外的天體似乎一直都以“悖論”的方式存在,讓人完全無法理解。直到1951年,荷蘭裔天文學家傑拉德·柯伊伯終於首次提出了類似於小行星帶的狹長圓盤的說法。
在這個圓盤之中,各種各樣的小型天體相互作用,藉此來支撐整個行星帶的運轉。而這種理論,也合理地解釋了為什麼在海王星之外存在小型天體,卻沒有受到海王星的吸引。
拍攝驗證
在之後的天文發展過程中,人們對柯伊伯帶的瞭解越來越深刻,越來越多的小型天體也逐漸暴露在人類的視野之中。可僅僅只是觀察到這種小型天體的存在,只能說明空間位置所有物,並不能幫助人類解決太陽系起源發展問題,以及更深層次的宇宙規律問題。畢竟在天文學之中,“眼見為實“只不過是最基礎的觀測階段而已。
為此,新視野號承載無數科學家的美好期盼向著柯伊伯帶飛去,只求能夠近距離地觀察檢測相關天體的運動軌跡一起成分組成。透過新視野號傳回的資料資料得知,柯伊伯帶中的天體遠比人類想象的要豐富。
更重要的是,這片區域中的天體和人類印象中的天體不同,它們的主要組成成分為甲烷、氨和水。相比於地球這類“土質”天體,這類天體應該被歸入“冰質”天體的行列之中。
值得一提的是,在拍攝驗證的過程中,新視野號還傳回了更多有關冥王星的資料。作為曾經被提名進入太陽系“九大行星”,卻在2006年8月24日被除名的天體,冥王星的知名度甚至比天王星和海王星要高出不少。而此次觀測研究,也讓人類第一次更加清晰地觀察了這顆神秘天體。
宇宙大爆炸
事實上,透過對柯伊伯帶地觀測,人類還能更加直觀地感受宇宙大爆炸的魅力。瞭解天文學的人都知道,宇宙大爆炸理論是當前絕大多數天文學家都十分支援的一種理論。然而就“奇點爆炸”這一觀念,不少人還是難以理解。
一個體積無限小、質量無限大的奇點究竟是如何爆炸成現如今這樣遼闊無垠的宇宙?不僅如此,宇宙中的各種物質又是如何從奇點中誕生的。舉一個簡單的例子,我們所有人都知道地外隕石的存在,可隕石究竟是如何形成的?就像在柯伊伯帶中,那些“冰質”天體又是如何爆炸得來?
事實上,從太陽的起源發展來看,當太陽還是一片星際雲的時候,就在逐漸地吸引聚集宇宙空間中的各種物質。而太陽逐漸成形以後,各大天體也會受到引力影響形成獨特的行星天體。在這個過程中,一些沒能參與組成太陽或者行星的宇宙物質,自然就成了逃逸在外的隕石。
柯伊伯帶中的小型天體也同樣如此,以其中著名的“天涯海角”星為例,就是兩個完全獨立的天體相互融合而成。而之所以取名為”天涯海角”,主要原因就在於這個天體應該是目前人類能夠近距離觀測到的最遠小行星。
在這個融合形成的天體之中,比較大的一部分叫做天涯,較小的一部分則叫做海角。透過新視野號傳回的資料顯示,由於“天涯“以及”海角“在碰撞以後,星球表面的甲烷等物質逐漸消失,所以整個天體其實比原來要小了不少。
從這一點上,人們甚至還可以藉此推測,也許在數億年後,柯伊伯帶的其他天體也會出現類似的情況。只不過到了那個時候,我們人類居住的地球又會經歷怎樣的變化,這就是誰也無法預測的了。
結語
事實上,就太空探索這件事情來說,人類的求知態度遠遠比人類的科技文明更加重要。既不能好高騖遠,想著在短時間內瞭解所有的宇宙規律;也不能妄自菲薄,因為一時的失敗就選擇了放棄。只有這樣,人類才有機會找到宇宙的真實規律。
幾十年前,我們僅僅只能推測出地外天體的存在,可幾十年後,人類已經能夠近距離觀測相關的天體運動,這還有什麼不滿足的呢?有關於柯伊伯帶的奧秘其實同樣如此,只要人類循序漸進,最終也必然能夠弄清關於柯伊伯帶的一切。